收发共用时延校正器的制作方法

本发明属于微波天线技术领域，具体涉及一种收发共用时延校正模块，主要应用方向为星载有源天线的时延校正。

背景技术：

星载有源天线在用于星间、星地测距与通信时，为保证测距准确度，需要对有源天线的发射和接收时延进行校准。传统的时延校正模块通常由功分器或耦合器构成，通过功分或者耦合将发射(接收)信号分流出一部分给信号处理终端。这种方法存在以下不足：

1)传统时延校正模块需要消耗有用信号的能量，这将对有源天线的性能，特别是发射ERIP产生不可忽视的损失。

2)传统时延校正模块仅支持发射或接收单一模式，如需要同时实现发射时延校正以及接收时延校正，则需要为两种时延校正分别配备时延校正模块。

传统时延校正模块在有源天线正常工作时构成了信号泄漏通路，将影响天线的收发隔离度。特别是在收发同频的系统中，传统时延校正模块的引入将恶化系统性能。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单，可靠性高，收发共用的时延校正模块，解决了传统时延校正模块集成度低，影响系统性能的问题，可以在不影响系统性能的情况下，满足星载有源天线时延校正的需求。

本发明的技术解决方案是：收发共用时延校正器，包括开关单元以及接收耦合器、发射耦合器；开关单元包括三个开关和三组衰减器，所述的三个开关分别记为开关Ⅰ、开关Ⅱ、开关Ⅲ；

接收耦合器、发射耦合器分别安装在有源天线的接收和发射通道上；开关单元对外提供3个射频接口分别记为接收端、发射端和校正天线端；其中，开关Ⅱ采用单刀双掷开关，开关Ⅱ的不动端串联一组衰减器后作为校正天线端口连接校正天线；开关Ⅱ的一个动端串联开关Ⅲ、一组衰减器后作为发射端与接收耦合器连接；开关Ⅱ的另一个动端串联一组衰减器、开关Ⅰ后作为接收端与发射耦合器连接。

进一步的，所述的开关Ⅰ、开关Ⅲ为单刀双掷开关或者单刀单掷开关。

进一步的，所述的发射耦合器、接收耦合器采用微带定向耦合器形式。

进一步的，微带定向耦合器由两条等宽的微带传输线组成，形成四个端口，分别是输入端、直通端、隔离端、耦合端；在发射通道上，发射耦合器的直通端连接有源天线射频发射接口，发射耦合器的输入端连接有源天线信号放大的发射端，发射耦合器的耦合端连接开关单元的接收端；在接收通道上，接收耦合器的直通端连接有源天线的射频接收接口，接收耦合器的输入端连接有源天线信号放大的接收端，接收耦合器的隔离端连接开关单元的接收端。

进一步的，每组衰减器由多只衰减器串联而成，每组中至少包含一只可调衰减器。

进一步的，通过将衰减器控制端的控制电压上拉或下拉的方式固定衰减量。

本发明与现有技术相比有益效果为：

1)克服了传统时延校正模块需要消耗有用信号能量的缺点，在时延校正模式下，为有源天线提供时延校正的射频通道，在非时延校正模式下，射频通道全部断开，有效降低了有用信号的泄漏；

2)克服了传统时延校正模块仅支持发射或接收单一模式的缺点，通过开关单元的开关切换，可以实现收发共用；

3)克服了传统时延校正模块降低天线收发隔离度的缺点，在非时延校正模式下，时延校正通路全部断开，可以有效防止形成有用信号的泄漏通路；

4)将本发明应用于某卫星有源天线中，已成功通过在轨飞行验证。

附图说明

图1为本发明的收发共用时延校正模块的原理框图；

图2为本发明收发共用时延校正模块与有源天线的连接框图；

图3为本发明的收发共用时延校正模块耦合器电原理图；

图4为本法明的收发共用时延校正模块开关单元电原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

本实用新型设计一种收发共用时延校正器，如图1、2所示，该时延校正器由一个开关单元和两个耦合器(记为发射耦合器和接收耦合器)组成。耦合器安装在有源天线的发射和接收通道上，开关单元连接有源天线的发射端口、接收端口以及校正端口。通过耦合器的信号耦合和开关单元的开关切换，可以分别在有源天线中形成发射和接收时延校正回路，用于配合信号处理终端完成发射时延校正和接收时延校正。在非时延校正工作状态下，通过开关单元的切换，可以使原校正通道断开，消除了信号泄漏通路，不会恶化原系统的收发隔离度。整个时延校正模块的原理框图如图1所示。时延校正模块与有源天线的连接关系如图2所示。

耦合器设计在有源天线的发射射频接口和接收射频接口上，其作用是为有源天线射频主体部分与时开关单元之间建立双向射频传输通道。耦合器电路为微带定向耦合器形式，由两条等宽的微带传输线组成形成四个端口，分别是输入端、直通端、隔离端、耦合端；其电路示意图如图3所示。在发射支路上，由天线发射射频接口发来的信号从发射耦合器直通端进入，发射耦合器的输入端输出给有源天线的发射通道，发射耦合器的耦合端连接开关单元的接收端。在接收支路上，信号从天线接收通道输入到接收耦合器的输入端，从接收耦合器的直通端输出给天线的接收射频接口。接收耦合器的隔离端连接开关单元的发射端。

开关单元为时延校正提供射频通道，其原理框图如图4所示。开关单元对外提供3个射频接口，分别是接收端、发射端和校正天线端口。这三个端口分别连接发射耦合器的耦合端，接收耦合器的隔离端以及校正天线。开关单元主要由射频电路部分和低频电源两部分组成。开关单元射频部分由三组单刀双掷开关(按照图中所示分别记为开关1、开关2、开关3)和若干衰减器组成。通过切换三个开关的状态，可以将校正天线端口与接口耦合器端口连通，或者是将校正天线端口与发射耦合器端口连通，两种不同的连通状态与耦合器、校正天线配合，就能够分别提供发射时延校正和接收时延校正的射频通路。在非时延校正模式下，三个开关均处于断开状态，三个射频端口间的隔离度均达到最大，可以有效防止形成有用信号的泄漏通路。

射频部分由三个个单刀双掷开关和若干衰减器组成，单刀双掷开关可实现射频通道的切换，衰减器一方面可实现时延校正信号功率的配平，一方面可用于提高通道隔离度。为方便时延校正信号功率的配平，所使用的三组衰减器中各包含一只可调衰减器，在确定功率配平所需的衰减量后，通过将可调衰减器控制端的控制电压上拉或下拉的方式固定衰减量。

低频电路由电源控制驱动电路构成，其中主要包括电源去耦电路、开关驱动电路等，满足时延校正对时延校正通道切换的要求。电源去耦电路由一组容值不同的电容组成，用于减小电源纹波对于开关以及开关驱动电路性能的影响；开关驱动电路由单片电路构成，为微波开关提供足够的电流驱动能力。

综上，通过本法明的收发共用时延校正器可以实现有源天线发射和接收时延的在轨校正。

本实用新型未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。